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第二節、
穩固結構的探析　
任務一 探析結構穩定性
日常生活中，時常會看到翻倒在地的物體，如路邊倒地的自行車、地上翻倒的空竹簍等。這是因為當物體受到荷載作用（受到外力）時，原有的平衡狀態被打破而出現的不穩定現象。
臺風過后的災害打破原有的平衡狀態出現了不穩定現象
汶川大地震中災難性的畫面
為什么北川希望小學在地震中屹立不倒？
日本的五重佛塔
建立于1300年前，它曾經遭遇過很多次地震和強風的襲擊 ，但依然保持1300年前的風貌。是世界上最古老的木建筑群 。
一、結構的穩定性
結構的穩定性是指結構在荷載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
如果一個物體的結構不能有效地抵御荷載的作用，那么該物體就很難保持原有平衡狀態。
第2題：在懸臂保持穩定的情況下，離支撐面邊界越遠，所能懸掛重物的質量越小。
二 、影響結構穩定性的主要因素
影響結構穩定性的因素有多種，主要有：
1、重心位置的高低
2、結構與地面接觸所形成的支撐面的大小
3、結構的形狀等
從懸臂結構的技術體驗活動中我們可以看出，結構重心的位置影響著結構的穩定性。
在工程領域中，有的起重機的質量達幾百噸，且重心很低，所以在較大的荷載作用下也能保持穩定。
常生活中，有的獨腳茶幾的底座采用較重的材料（如大理石），臺面采用比底座輕的材料（如木材），使茶幾的重心降低，以提高穩定性。
探究試驗一：鐵塊和泡沫的組合體：
鐵塊
泡沫
泡沫
鐵塊
．
．
重心
不倒翁為什么不倒
影響結構穩定性因素一：
注：重心越低，穩定性越好
重心越高，穩定性越差
重心位置的高低
哪個更危險？
想一想：怎樣讓遮陽傘更穩定
降低重心
比薩斜塔為什么會斜而不倒？
它從1174年始建1350年竣工，經歷了176年。但由于塔身過重，地質松軟，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南傾斜。到1999年1月，塔頂比中軸線偏斜已達4．8米。
小資料：中國的斜塔
遼寧瑞州古塔，現存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。
探究性試驗二：
活動方形架
結構與地面接觸所形成的支撐面實際上都與重心垂足的位置相關。對于一個處于靜止狀態的結構而言，如果重心的垂足落在結構的支撐面內，就是穩定的，不會傾倒。
為什么不會翻到？
為什么不會翻到？
仔細觀察它們有何特點
但是有些產品在使用過程中，重心很高，這些產品是怎樣保持穩定的呢？
人在使用梯子時，重心升高還能保持穩定的主要原因是梯子的支撐面較大，人和梯子重心的垂線不會超出支撐面。橫梁的作用是構造三角形，使梯子展開后的角度固定，從而保持穩定。橫梁放置位置不同，梯子張開的角度就不同，從而影響支撐面的大小，影響穩定性。圖丙和圖丁所采用的結構都是使梯子保持穩定，圖丙是通過鎖定連接節點不再轉動，使梯子的幾何結構保持穩定，圖丁是通過擴大支撐面，使梯子使用時更穩定。
底座大小（結構與地面所形成的支撐面的大小）影響結構的穩定性。
支撐面越大，穩定性越好
支撐面越小，穩定性越差
影響結構穩定性因素二：
衛星電視接收天線
支撐桿有螺絲固定在大框架上
五重佛塔的結構簡圖
想一想：
為什么大壩的橫截面總是建成梯形的？
木雕圓桌、圓凳 支撐面積大 擺放穩定
為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？
想一想：
攝影棚的攝象機、射燈均為三角架支撐
想一想：怎樣讓遮陽傘更穩定
增大支撐面
結構的支撐面
結構的接觸面：
提示：注意接觸面與支撐面的區分。
探究性試驗三：
不同結構形狀的框架。
一個用4根小木條釘成的相框，牢固嗎？有什么方法可以使它變牢固？
探究
三角形是框架結構最基本的形狀之一，結實、穩定、材料最少。在四邊形、六邊形構件中，加上三角形支撐件，就可大大增加構件的牢固、穩定程度。
桁héng架結構
空調安裝架
空調
觀察學校的籃球架，你覺得它采用了什么樣的結構形狀？
結構或構件的形狀影響結構的穩定性。
三角形結構使支架更容易穩定
影響結構穩定性因素三：
三角形是框架結構中最基本的形狀之一,它結實、穩定，所用材料最少。
A字形梯為什么載人時能夠保持穩定？
如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？
回過一下：
單腳支撐的自行車放穩的原因分析
自行車的重心落在前后輪與支撐架構成的支撐面內，它是穩定的。
回過一下：
殘疾人專用電動車結構有什么特點
小孩子的自行車結構有什么特點
一種人力驅動的冰上自行車，有車架、踏板曲柄、鏈輪、前轉向軸及后軸。其特點是∶在前轉向軸的一端處裝有一只前冰刀，在后軸的兩端對稱地剛性聯接兩個傾斜的盤狀冰刀，從而形成一種三點支撐的可在冰面上前進、倒退、前后滑行及剎車的冰上自行車。
雞蛋的結構穩定嗎？有什么方法能使雞蛋豎起來？
石油氣罐
影響結構穩定性的因素是相互關聯的，需要綜合考慮各種因素來討論結構的穩定性。
物體在靜止狀態與運動狀態下的穩定性條件也是不同的。
探究性試驗四：倒立和正立的兩瓶礦泉水
不穩定的結構應用：
１.倒置的啤酒瓶可以預報地震。
２.在打水的桶口邊掛一重物，在水面時能自動翻倒打水。
張衡地動儀
拓展：不穩定的結構應用
什么原因建筑結構被破壞？
普洱地震
唐山地震
汶川地震
為什么會發生這些現象
感謝聆聽

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